折叠变体轻质结构及使用该结构的褶皱夹心结构的制作方法

本发明涉及复合材料，具体为折叠变体轻质结构及使用该结构的褶皱夹心结构。

背景技术：

1、中国专利文献cn102653133b公开了一种预浸织物的折叠结构及其成型方法，该专利将热固性树脂基预浸料先通过手工或机械压制折痕，再通过折叠后再预固化拉伸，最终形成结构参数可变的折叠结构，但该专利仅仅针对预浸料，因此大大限制了其选材。此外，预浸料具有一定的抗弯强度，手动或机械折叠均具有一定的难度，导致该技术的应用受到限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供折叠变体轻质结构及使用该结构的褶皱夹心结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供如下技术方案：折叠变体轻质结构，也可以称为褶皱夹心结构包括柔性层，以及固定设于所述柔性层上表面的刚性层；所述刚性层包括若干个间隔阵列分布的刚性单元，所述刚性单元包括两个左右间隔对称分布的平行四边形块，两个所述平行四边形块呈倒v字形分布；按交错进行向上折叠和向下折叠的顺序，对所述柔性层上且位于两个相邻的平行四边形块间隙的部位折叠，得到所述的折叠变体轻质结构。

3、可选的，所述柔性层的材料为织物、纸张、柔性高分子薄膜和橡胶中的任意一种。

4、可选的，所述柔性层通过粘结剂与所述平行四边形块粘接，所述粘结剂为高分子粘结剂或无机粘结剂。

5、可选的，所述平行四边形块的材料为陶瓷、玻璃、金属、木材、塑料、无机材料如石膏板、硬纸板等，以及具有相对刚性的纤维增强复合材料，如高分子纤维、植物纤维(麻纤维)、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维如氧化铝纤维等增强如树脂基、金属基或陶瓷基体材料等材料中的任意一种或几种。

6、可选的，所述柔性层和所述平行四边形块的材料相同，所述柔性层的厚度小于所述平行四边形块的厚度。

7、可选的所述平行四边形块(202)的一组平行边与x轴方向的夹角为1-89°，且所述平行四边形块(202)的另一组平行边与x轴方向的夹角为90°。

8、可选的，所述平行四边形块的一组平行边与x轴方向的夹角为15°，且所述平行四边形块的另一组平行边与x轴方向的夹角为90°。

9、另一方面，本发明还提供如下技术方案：褶皱夹心结构，包括上述的折叠变体轻质结构，也就是褶皱夹心，所述折叠变体轻质结构的上表面和下表面均固定连接有蒙皮层，所述折叠变体轻质结构和所述蒙皮层的间隙中填充有高分子发泡颗粒。

10、可选的，所述蒙皮层为木质薄片、纸质薄片、金属薄片、塑料薄片、复合材料板材、无机材料板材中的任意一种。

11、可选的，制备所述高分子发泡颗粒的步骤如下：

12、s1：先将11.5-19.5g的2-甲基咪唑加入到装有150-250ml甲醇的烧杯中搅拌18-30min，再将4-6g的co(no3)2·6h2o和3-5g的cu(no3)2·6h2o的加入到装有180-200ml甲醇的烧杯中搅拌15-25min，然后将含有co(no3)2·6h2o和cu(no3)2·6h2o的甲醇溶液全部倒入含有2-甲基咪唑的甲醇中，搅拌8-10h，接着加入2-3g的三嵌段共聚物p123和0.03-0.05g的多巴胺，继续搅拌5-8h，最后用甲醇离心洗涤5次，得到立方体前驱体；

13、s2：将立方体前驱体在650℃下，真空煅烧3-5h，得到褶皱的co-cu立方体颗粒；

14、s3：取8-10g的聚丙烯酰胺、0.1g的sio2和0.8-2.3g褶皱的co-cu立方体颗粒加入到100-150ml的水中，在55℃条件下持续搅拌40-60min，得到阻燃凝胶；

15、s3：先将丙烯丁烯共聚物(ppb)放入预热至150-170℃的密炼机密炼5min，然后加入乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物(epdm)一起密炼，ppb/epdm的比例份数为65phr/35phr，再加入18phr石蜡油、3phr阻燃凝胶、1.5phr二硫化四甲基秋兰姆(tmtd)，密炼15-20min后将密炼机降温至100-115℃后加入1.5phr硫磺继续密炼5-8min，最后将混合好的ppb/epdm加入开炼机压片后放入模具，并将模具放入150℃的平板硫化机中，模压10min，得到板材；

16、s4：先将板材放入发泡釜经过130-150℃、15-20mpa、3-5h饱和后迅速卸压，得到发泡材料，然后将发泡材料在130-150℃下进行二次硫化，得到所述高分子发泡颗粒。

17、与现有技术相比，传统蜂窝夹心结构中单独的蜂窝单元是封闭的，每一个蜂窝单元结构之间不互通，没有通路，假设单独的蜂窝单元内部有水，很难去蒸发，因为上下表面还有蒙皮，蜂窝单元之间也不互通。本结构如果采用特定的折叠角度可以替代蜂窝夹心，而且形成的折叠变体轻质结构，也就是一种夹心结构，有通路，利于透气。通路中可以填充何种功能性材料，如隔热、吸声、阻尼，并且填充材料便于更换。本发明通过将由柔性层和平行四边形块构成的层叠结构折叠，形成刚柔相间的立体结构，具有高强度和轻质化的优点，折叠工艺简单，可以根据实际需求进行尺寸调整，大大提高了结构的应用灵活性和便捷性，选择适当的柔性材料，结构可以实现可变形及可变体。

18、褶皱夹心结构由两层面板之间的褶皱状薄壁结构组成，这种结构可以提供优异的强度和刚度，同时还能保持较轻的重量，广泛运用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

19、褶皱状薄壁结构是指由许多平行四边形的小单元组成的薄壁结构，形状类似于褶皱，这种结构的特点是具有高强度和轻质化的优势，能够提供较好的抗压和抗弯能力。

20、具体的，本发明具备以下有益效果：

21、1.本发明折叠变体轻质结构采用特定的折叠角度可以替代蜂窝夹心，折叠变体轻质结构具有通路，是一种利于透气，通路中可以填充何种功能性材料，如隔热、吸声、阻尼，并且填充材料便于更换；

22、2.本发明通过将由柔性层和平行四边形块构成的层叠结构折叠，形成刚柔相间的立体结构，具有高强度和轻质化的优点，折叠工艺简单，可以根据实际需求进行尺寸调整，大大提高了结构的应用灵活性和便捷性，选择适当的柔性材料，结构可以实现可变形及可变体。

23、除上述有益效果外，本发明提供的采用折叠变体轻质结构的褶皱夹心结构应用非常广泛，其中：

24、可应用于航空航天领域：

25、褶皱夹心结构以其轻质高强的特性成为重要的材料，不仅能减轻飞机和航天器的重量，提升飞行性能和燃油效率，折叠变体轻质结构的通路兼具散热和透气，是其航空航天设备散热方面理想材料；

26、可应用于建筑领域，褶皱夹心结构的轻质和高强度使其成为一种理想的建筑外墙板材，折叠变体轻质结构的通路可以有效阻挡热量的传递使其成为一种理想的屋顶隔热板材；

27、可应用于汽车领域，褶皱夹心结构以其轻质高强的特性可以减轻汽车的重量，提高其燃油效率和行驶性能，此外折叠变体轻质结构具有的通路可以填充减振材料，实现阻挡声音的传递，使其成为汽车隔音和减振方面的理想材料。